2015 Fiscal Year Annual Research Report
溶融フィラーによる高効率伝熱ネットワーク形成とポリマー系複合材料の高熱伝導化
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24560107
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
真田 和昭 富山県立大学, 工学部, 准教授 (20363872)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱物理学 / 複合材料 / グラフェン / カーボンナノチューブ / 炭素繊維 / 溶融フィラー / 熱伝導率 / 粘度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、炭素繊維含有の高温溶融フィラーとカーボンナノチューブ（CNT）含有の低温溶融フィラーを用いて、高効率伝熱ネットワーク構造を形成する高熱伝導性ポリマー系複合材料の開発を目指した研究を行ったものである。得られた結果を要約すると以下の通りである。
（１）炭素繊維表面にCNTを付着させたハイブリッドフィラーの作製を試みた。炭素繊維表面に一部CNTが凝集して付着している様子が観察できた。また、低温溶融フィラーおよび高温溶融フィラーの加熱による溶融挙動を観察した。低温・高温溶融フィラーは自ら溶け広がらないことが明らかとなり、複合材料の加熱硬化時の撹拌が重要であるとの知見を得た。
（２）溶融フィラー造粒に用いたエポキシ樹脂は、複合材料のマトリックスに用いたエポキシ樹脂に比べて、熱伝導率が低く、炭素繊維との接着性（ぬれ性）が悪いため、多量の溶融フィラーを用いると、複合材料全体の熱伝導率が大きくすることが明らかとなった。また、同程度の粘度を有する場合、低温・高温溶融フィラー／エポキシ樹脂複合材料の熱伝導率は、加熱硬化時の撹拌工程導入により、CNT／炭素繊維／混合エポキシ樹脂（常温で固体状のエポキシ樹脂と液体状エポキシ樹脂）複合材料の結果に比べて、約2倍に増大した。溶融フィラーにより、成形加工性を保ちながら高い熱伝導率を付与できた。さらに、同程度の粘度を有する場合、グラフェン含有低温溶融フィラー／高温溶融フィラー／エポキシ樹脂複合材料の熱伝導率は、CNT含有低温溶融フィラー／高温溶融フィラー／エポキシ樹脂複合材料の熱伝導率に比べて30%増大した。グラフェンがCNTよりも広範囲に溶け広がり、効率的に伝熱ネットワークを形成したと予想される。
（３）最終年度は、導電性および絶縁性の熱伝導性フィラーを高充填した溶融フィラーの作製を行い、さらなる複合材料の高熱伝導化と低粘度化が実現できた。
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Research Products
(3 results)
